研究論文水煤漿混合灰熔融特性試驂硏究蘭澤全,曹欣玉,趙顯橋,饒更,劉建忠,黃鎮(zhèn)宇,周俊虎,岑可法(浙江大學(xué),浙江杭州310027)[摘要]對(duì)取自2臺(tái)水煤漿鍋爐3對(duì)各具代表性的灰所崴的混灰的熔融溫度和熔融過程動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了深入研究,發(fā)現(xiàn)熔融特性相近且熔點(diǎn)都較高的2種單一灰配成的混灰具有更高的熔融溫度。熔點(diǎn)很低與熔點(diǎn)很高的2種灰組成的混灰,其熔融溫度隨著高熔點(diǎn)灰配比的增加而逐漸升高。關(guān)鍵詞]水煤漿;煤灰;混灰;熔融溫度;熔融特性[中圖分類號(hào)]TK16[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)1002-364(203)04-0013-04煤灰熔融性是動(dòng)力用煤及氣化用煤的一項(xiàng)重要指除塵器灰差別較大,而爐底灰差別更大,因而涵蓋內(nèi)容標(biāo),對(duì)鍋爐燃燒有重要影響。對(duì)動(dòng)力用煤而言,它關(guān)系比較全面。試驗(yàn)過程中采用封碳法以保持爐內(nèi)為弱還著爐膛出口煙溫的設(shè)計(jì)、排渣方式的選擇和燃煤結(jié)渣原性氣氛,在5E-AF測(cè)定儀上做平行樣測(cè)試,以提高特性的判斷,是影響鍋爐正常運(yùn)行的一個(gè)重要因素。精度?；义F熔融的動(dòng)態(tài)過程如圖1所示近年來,很多電廠為了降低成本,大量燃用混煤。鑒于此,國內(nèi)相關(guān)單位開展了對(duì)混煤的研究1-3),但迄今為止,還未見對(duì)水煤漿混合灰熔融特性研究的報(bào)道。隨著石油資源的短缺及油價(jià)的不斷上漲,越來越多的電站鍋爐、工業(yè)爐窯為提高經(jīng)濟(jì)效益,進(jìn)行了油爐改燒水煤漿的改造,水煤漿的應(yīng)用愈來愈廣。1試驗(yàn)方法測(cè)定煤灰熔融性的方法主要有三角錐法和熱顯微圖1煤灰熔融動(dòng)態(tài)過程示意鏡法,本次試驗(yàn)采用三角錐法。實(shí)驗(yàn)裝置為5E-AF智能灰熔點(diǎn)測(cè)定儀。2試驗(yàn)結(jié)果與分析為了研究水煤漿混合灰的熔融特性,本試驗(yàn)選用了遼河油田和新汶的水煤漿鍋爐各3個(gè)灰樣(水煤漿對(duì)取自遼河油田和新汶的3個(gè)不同灰樣作熔融特灰、爐底灰和除塵灰)組成3組混合灰,在每組中又按性測(cè)試,2個(gè)平行灰樣間的溫差:DT最大不超過3種不同的比例配成3對(duì)混合灰樣,灰樣和灰錐的制15℃.ST~FT在1℃~4℃以內(nèi),可見精度很高。為備完全遵照國家標(biāo)準(zhǔn)。選用這2臺(tái)鍋爐灰樣作為研究了考察不同配比對(duì)熔融特性的影響,試驗(yàn)中采用遼河對(duì)象基于以下考慮;熔融特性2種水煤漿灰比較接近,與新汶灰樣按2:1,1:1,112,7:3和3:7等不同配比(質(zhì)量比)配制了混灰測(cè)得的各種單灰及各對(duì)混收稿日期:2002-10-3作者簡(jiǎn)介:蘭澤全(1972-),四川廣安人,斷江大學(xué)熱能工程研究所在讀博⊥生。主要從事能源的潔凈燃燒利用與鍋爐優(yōu)化運(yùn)行等方面的研究T作中國煤化工CNMHG·2034)●研究論文灰的4個(gè)特征溫度如長(zhǎng)1~3所示。水煤漿灰表1單一及混臺(tái)水煤漿灰樣熔融特征溫度測(cè)試結(jié)果一遼河弱還原性氣下灰特征溫度/水煤漿灰一遼;新=1:2新汶遼河:新汶-2:遼河:新汶-1:1蒙dL遼河:新汶=1:z9001000110012001300140015001600130713814300溫度/℃表2單一及混合除塵器灰樣熔融特征溫度測(cè)試結(jié)果除塵器灰弱還原性氣下灰特征溫度/℃除塵器灰遼河趙短妲遼:新=1:1遼:新=1:2遼河:新汶=2:11363遼河:新汶=1:1遼河:新汶-1:29001000110012001300140015001600新477表3單一及混合爐底灰樣熔融特征溫度測(cè)試結(jié)果爐底灰弱還原性氣氛下灰特征溫度/℃妒底灰遼河;新汶=7:3遼河:新汶=1:1372N即趙飽一◆遼河一遼:新=7:3遼:新=3:7河:新汶=317新汶1445>1500>15001500001000110012001300140015001600在試驗(yàn)過程中對(duì)單一及混合煤灰熔融過程動(dòng)態(tài)特圖2單一及混合灰熔融過程動(dòng)態(tài)特性曲線性進(jìn)行了深入研究,仔細(xì)觀察了灰錐高度隨溫度而變化的規(guī)律,并作出了各灰錐高度隨溫度變化的熔融動(dòng)由表1~3可以發(fā)現(xiàn)以下現(xiàn)象態(tài)特性曲線(圖2)。因灰錐在900℃以前高度不會(huì)發(fā)(1)水煤漿灰熔融溫度遼河比新汶低,但相差不生變化,所以從900℃開始作圖。太大(表1),其原因是遼河與新汶灰相比(表4),Al2O3在煤灰成分中,對(duì)灰熔融性影響較大的主要有和TiO含量分別低6.94%和0.44%,結(jié)果使后者熔SiO、AO)、CnO、鐵的氧化物和堿金屬氧化物。融溫度較高。但由于助熔性氧化物Fe2O3、CaO含量Al2()在煤灰熔融時(shí)起“骨架”作用,和Ti()2一樣能明遼河比新汶分別低1.65%和1.13%,因此熔融溫度相顯提髙熔融溫度,其含量越高熔融溫度則越高;SiO2差不是很大。的含量與熔融溫度似乎無明顯關(guān)系2,有時(shí)起助熔作當(dāng)2種水煤漿灰按2:1,1:1和]:2的比例混用,有時(shí)則起提高熔融溫度作用;當(dāng)FeO3、CaO含量合后隨著混灰中新汶灰質(zhì)量份額的增加,熔融溫度逐高時(shí),SO2含量增加熔融溫度降低;當(dāng)Al2O3含量高漸升高,但升幅不大。這是因?yàn)殡S著新汶灰配比的增時(shí),S訊()含量增加熔融溫度升高。另外,據(jù) Vassilev加,A2O3和TO)含量逐漸增大,使熔融溫度升高。的研究結(jié)果,煤中主要結(jié)晶礦物是石英、高嶺石、伊利同時(shí)助熔性的FeO)、CaO含量也有所增加,所以熔融石、長(zhǎng)石、方解石、黃鐵礦和石膏。通常畜含石英、高嶺溫度升幅不是很明顯石、伊利石的煤,灰熔融溫度較高”。中國煤化T高于單一灰極有可0[熱力發(fā)電·20034CNMHG研究論文能是因?yàn)榛旎以谏郎剡^程中礦物質(zhì)相互反應(yīng)生成了較灰按2:1,1:1和1:2的比例混合后,加熱過程中出單一灰更多的石英、高嶺石和伊利石等高熔點(diǎn)礦物現(xiàn)劇烈收縮的起始溫度分別為1314℃,1352℃和2)除塵器灰熔融溫度新汶比遼河高較多,是因13831℃,呈逐漸升高趨勢(shì),這與灰熔融溫度的變化規(guī)為耐熔性氧化物Al2O)和TiO2的含量前者比后者分律一-致。反映在動(dòng)態(tài)特性曲線上(圖2),混灰3條曲別高8.21%和0.16%,而助熔性Fe2O)、Ca()和堿金線的劇烈收縮段都位于單一灰的右上側(cè),且隨著新汶屬氧化物(K:O+Na2O)含量前者比后者分別高灰量的增加曲線向右上側(cè)移動(dòng)0.05%,低0.14%和低1.9%。(2)對(duì)于熔融特性相差較大的遼河和新汶除塵器(3)爐底灰熔融溫度遼河比新汶低很多。因?yàn)閺幕?發(fā)生劇烈收縮的起始溫度分別為1120℃和表4的灰成分?jǐn)?shù)據(jù)叮知,耐熔性的A2O3和TO2含量355℃,當(dāng)兩者以2:1,1:1和1:2的配比組成混灰前者比后者分別低10.58%和0.54%,而助熔性后,在升溫過程中出現(xiàn)劇烈收縮的起始溫度分別為Fe(、CaO和堿金屬氧化物(K2O+Na2O)含量前者1172℃,1206℃和1223℃。這與上述灰熔融溫度比后者分別高4.07%,0.51%和0.51%結(jié)果使得新變化情況相一致,隨著新汶灰配比的增多,混灰要在更汶灰比遼河灰熔融溫度高出許多高的溫度下才能發(fā)生劇烈收縮。(4)對(duì)于除塵器灰和爐底灰這2組混灰,熔融特3)對(duì)于熔融溫度相差很大的2種爐底灰,發(fā)生性的變化趨勢(shì)有兩點(diǎn)是相同的。其一是,隨著新汶灰劇烈收編的起始溫度遼河和新汶分別是1081℃和量的增加,混灰熔融溫度逐漸升高,且升幅較大。這是1385℃,當(dāng)混灰中遼河與新汶質(zhì)量比依次為7:3由于隨著高熔點(diǎn)新汶灰量的增加,耐熔性氧化物11和3:7時(shí),出現(xiàn)劇烈收縮的起始溫度分別為(AO4和T(2)含量逐漸增多,而助熔性氧化物1098℃,1202℃和1288℃。與熔融特征溫度的變(Fe2O.、CaO和堿金屬氧化物)含量逐漸減少所以混北趨勢(shì)一樣,隨著新汶灰量的增加,發(fā)生劇烈收縮的溫灰要在較高的溫度才會(huì)發(fā)生熔融。其二是,無論這2度后移組混灰中單一灰的配比如何變化,混灰熔融溫度始終從熔融過程動(dòng)態(tài)特性曲線還可看出,對(duì)于除塵器處于單一灰之間,不會(huì)超過新汶灰的熔融溫度。因?yàn)榛液蜖t底灰混灰的3條曲線始終位于單灰之間,并2種單一灰無論怎樣混合,主要的耐熔氧化物含量總且隨著新汶灰配比的增加,收縮段曲線逐漸向右上方是不會(huì)高出新汶灰或低于遼河灰,并且相互混合后在移動(dòng)。其機(jī)理與灰熔融溫度變化時(shí)一致。加熱過程中所生成的高熔點(diǎn)礦物如石英、高嶺石和伊研究表明,煤灰發(fā)生收縮主要是由于在升溫過程利石等也不會(huì)高出單一的新汶灰。屮,鈉鉀的硅鋁酸鹽逐漸熔化,在到達(dá)ST之前灰錐內(nèi)部發(fā)生液相燒結(jié),使未熔化的顆粒之間相互聯(lián)接,并表4遼河和新汶水媒漿樣品灰成分分析結(jié)果%在2個(gè)顆粒的聯(lián)接處形成一所謂的頸部,在液相凹面樣50 2 O3 Fe:OCa0M8oK0Na:0S處產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓,結(jié)果使灰樣內(nèi)部固體顆粒之間因毛水煤漿55.2624,547.901.880.711.563430.910.80遼細(xì)管壓力作用而相互靠攏大量氣孔、空隙被排除或壓爐底灰55.8221.3513.652.320.811.432.350.780.05縮減小,灰樣本身則形成緊密堆積。隨著溫度的不斷除塵灰55.7222.3811.602.040.901.562.970.830.72升高,液相燒結(jié)加劇進(jìn)行,因而灰錐急劇收縮,高度減水煤漿46.7931,489.553,010.830.513.501.35小非常迅速。爐底灰48.6031.939.581.810.750.532.741.32這除塵灰48.0630.591.3521.90.810.492140.3結(jié)論灰的熔融動(dòng)態(tài)特性曲線與熔融溫度一樣,也是表示灰在高溫下的一種特性。與熔融溫度相比,能更全(1)熔融溫度較高且熔融特性相近的2種水煤漿面、直觀地反映灰樣隨升溫過程的連續(xù)變化情況。從灰組成的混灰,熔融溫度將高于任何單一灰,熔融過程圖2可見,混灰的熔融過程明顯不同于單一灰動(dòng)態(tài)特性也將好于單一灰。這說明,結(jié)渣傾向性都不(1)對(duì)于熔融溫度相差不大的2種水煤漿灰,發(fā)強(qiáng)的2種灰組成的混灰,有可能更不易結(jié)渣。生膨脹的溫度范圍遼河和新汶分別是1135℃~1236(2)熔融溫度相差較大的2種除塵器灰及相差很℃和1155℃-1249℃,發(fā)生劇烈收縮的起始溫度分大的2種爐底灰分別按不同配比組成的混灰,其熔融別是1236℃和1249℃左右。當(dāng)遼河和新汶水煤漿溫度YH中國煤化工單一灰之間,并且隨CNMH·2004●研究論文著高熔點(diǎn)灰質(zhì)量份額的增加,混灰熔點(diǎn)逐漸升高,發(fā)生態(tài)的研究[J].工程熱物理學(xué)報(bào),1998.1(19)急劇收縮的溫度將向高溫推移]王泉海邱建榮,李帆,等.混煤燃燒過程屮礦物質(zhì)的形態(tài)(3)2種不同特性的灰按一定比例相混后,熔融溫變化及相變L.化工學(xué)報(bào),2000,51(6)度不按線性規(guī)律變化,但有較好的正向關(guān)系。這與文3張曉杰王陽,李振中,等褐煤及其混煤燃燒結(jié)渣特性的實(shí)驗(yàn)研究[.功力工程,199,19(6)獻(xiàn)[對(duì)混煤灰的研究結(jié)果一致4)從結(jié)渣角度考慮,無論是結(jié)渣特性相近的還[4]王泉海曾蒲君.煤灰熔融性的研究現(xiàn)狀與分析[J.煤炭轉(zhuǎn)化,199720(2)是差別很大的2種煤灰按一定比例相混都可能不同[5]高福燁,李帆.煤的高溫灰在加熱過程中的行為研究[J]程度地改善結(jié)渣狀況?？梢?配煤對(duì)優(yōu)化燃燒特性是燃料化學(xué)學(xué)報(bào),1989,17(2)有利的。若在遼河水煤漿鍋爐中摻燒一定比例的新汶[6]李帆,邱建榮,鄭楚光,煤中礦物質(zhì)對(duì)灰熔融溫度影響的水煤漿,結(jié)渣程度將會(huì)得到很大改善。三元相圖分析[J,華中理工大學(xué)學(xué)報(bào),199624(10)[7] S Su, J H. Pohl, D. Holcombe, et al. Slagging propensi[參考文獻(xiàn)]ties of blended coals [3]. Fuel, 2001, 80: 1351-1360「1」李帆邱建榮鄭楚光,等.混煤煤灰嬸融特性及礦物質(zhì)形研究論文200MW汽輪機(jī)自調(diào)整汽封的應(yīng)用楊云乾(洛陽首陽山電廠,河南偃師471900)首陽山電廠2號(hào)汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的窩中心,然后對(duì)自調(diào)整汽封進(jìn)行測(cè)量、安裝和調(diào)整。在200-130/535/535型超高壓、中間再熱式汽輪機(jī),調(diào)整汽封的同時(shí),進(jìn)行隔板和動(dòng)葉頂部汽封徑向間隙1988年12月投產(chǎn)。在1995年9月至10月的第3次量和調(diào)整工作,這樣可節(jié)省大量工時(shí)。大修中,首次用美國布萊登( BRANDON)自調(diào)整汽封號(hào)汽輪機(jī)汽封改造完成后,不僅機(jī)線的振動(dòng)情技術(shù)對(duì)其裔、中壓隔板汽封及軸端汽封進(jìn)行改造。自況有了明顯改善,而且取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在汽調(diào)整汽封系美國布萊登工程公司(簡(jiǎn)稱ABF)的專利封改造前,由ABE技術(shù)人員和中方技術(shù)人員一起對(duì)開技術(shù),其利用蒸汽壓差變化可以自動(dòng)調(diào)整汽封的漏汽缸后的汽輪機(jī)進(jìn)行了汽道評(píng)估。據(jù)評(píng)估數(shù)據(jù)測(cè)算,若間隙。在起停機(jī)過程中布萊登汽封與汽輪機(jī)軸之間的該機(jī)利用小時(shí)按7000h計(jì)算,則由于隔板、軸端和動(dòng)徑向問隙達(dá)(3.00~3.80)mm,這樣就避免了由于開機(jī)葉的汽封徑向間隙過大造成漏汽增加而引起的電量損過程中過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)振動(dòng)增大而引起汽封與軸之間的失每年可高達(dá)3800萬kWh。汽封改造后,由于汽封動(dòng)靜摩擦保證了機(jī)組運(yùn)行的安全性。同時(shí)由于在機(jī)徑向間隙比改造前減小,大大減少了通流部分的漏汽組帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí),關(guān)閉到正常狀態(tài)的自調(diào)整汽封比傳損失,提高了汽輪機(jī)的熱效率。在180MW工況下,大統(tǒng)汽封能保持更小的軸封間隙,從而提髙了機(jī)組的經(jīng)修后的汽輪機(jī)熱耗率比大修前降低了濟(jì)性。98.5kJ/kW·h,即比大修前降低了1.13%。高壓缸首陽山電廠2號(hào)汽輪機(jī)對(duì)高中壓部分共54圈汽相對(duì)內(nèi)效率比大修前提高了2.0%,中壓缸相對(duì)內(nèi)效封進(jìn)行了自調(diào)整汽封改造,對(duì)2~21級(jí)動(dòng)葉葉頂汽封率提高了2.80%。運(yùn)行實(shí)踐表明,改造前180MW工進(jìn)行了配套改造,改造費(fèi)用共150萬元。54圈新汽封況與改造后20MW工況下的主蒸汽流量相當(dāng),各段塊委托東方汽輪機(jī)廠按照ABE提供的加工圖紙進(jìn)行抽汽壓力也基本相同。初步估算,每年1臺(tái)200MW補(bǔ)充加工·電廠按技術(shù)要求對(duì)其進(jìn)行逐塊驗(yàn)收。改造機(jī)組可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約39601·年經(jīng)濟(jì)效益在80萬元左中,首先對(duì)汽輪機(jī)軸系按聯(lián)軸器找中心,并調(diào)整隔板洼右。收稿日期中國煤化工[熱力發(fā)電·20042CNMHG